燃气涡轮的冷却与平衡空气

发动机工作时，燃气涡轮导向器以及工作叶轮是在燃烧室流出的高温、高压燃气直接冲击下工作的，燃气涡轮的各个级都处于高温、高压燃气流中，工作条件恶劣。主要表现在以下几个层面：

（1）金属材料的强度极限随温度的升高而降低，高温条件下各零部件材料的持久强度降低。

（2）燃烧室出口燃气温度分布不均匀（即或是单罐轴流式燃烧室，温度分布也不是绝对的均匀），这又使零部件材料因温差而引起热应力。热应力将导致材料的疲劳裂纹和/或变形。

（3）工作叶轮的叶片高速旋转，不仅承受燃气流的冲击载荷，还要承受很大的离心拉伸应力。

由上述三个方面可以看出，燃气涡轮的工作环境非常恶劣，易发生涡轮叶片烧伤、烧蚀、高温变形以及叶片拉长等故障。因此，要保证涡轮安全可靠工作，除了要把燃烧室出口燃气温度限制在一个可接受的水平外，还需要对涡轮自身进行一定程度的温度控制，在涡轮结构上采取涡轮空气冷却的设计措施，以改善燃气涡轮的工作条件。

另外，对于涡轮轴发动机来讲，还需要用冷却空气来平衡燃气涡轮的工作叶轮转子的正向推力，这些冷却空气与燃气涡轮工作叶轮转子的正向推力进行反向抵消，以弱化或消除工作叶轮转子产生的正向推力对部件封严件和/或轴承封严件的影响。(www.xing528.com)

燃气涡轮的冷却与正推力平衡，大多采取的是结构设计措施，很少采用外部特殊冷却。一般有以下三种设计措施：

（1）将燃气涡轮导向器叶片制成空心结构，以便冷空气通过进行散热。

（2）将燃气涡轮导向器叶片和工作叶轮的叶片制成空心结构，以便冷空气先通过导向器叶片，再通过工作叶轮叶片通过进行散热，这样的效果较好。

（3）燃气涡轮支架本体制造空气环，或燃气涡轮支架与上一级导向器喷口隔板护罩构成的空气腔体，作为平衡空气的空气储存场所，这些平衡空气可控制滑油流向、防止滑油泄漏以及减小轴承的轴向负载。